Työntövoiman newton
Newton on voima, joka sekunnissa kiihdyttää kilogramman nopeuteen metri sekunnissa. Omena, joka painaa noin 100 grammaa, painaa kämmentä yhden newtonin voimalla. Rakettimoottori syöksee ulos satoja kilogrammoja kaasua sekunnissa nopeudella 3–4 km/s ja saa miljoonien newtonien työntövoiman — meganewtoneja.
Työntövoima koostuu kahdesta osasta: suihkun liikemäärästä ṁ·vₑ ja paine-erosta suuttimen suulla. Siksi sama moottori työntää maan pinnalla heikommin kuin tyhjiössä, ja suuttimen muoto ratkaisee, missä se toimii parhaiten. Raketti nousee vain, jos työntövoima on painoa suurempi; niiden suhde on työntövoima-painosuhde.
| Merkintä | N · kN · MN |
| Määritelmä | 1 N = 1 kg·m/s² — Newtonin toisen lain F = ma mukaan |
| Työntövoima | F = ṁ·vₑ + (pₑ − pₐ)·Aₑ |
| Vanhat yksiköt | 1 kgf = 9,80665 N · 1 tf = 9,807 kN · 1 lbf = 4,448 N |
| Nousu | työntövoima-painosuhde F / mg yli 1 · raketeilla lähdössä 1,2–1,6 |
| Tyypillisiä arvoja | omena — 1 N · lentokoneen moottori — satoja kN · nesterakettimoottori — noin 2 MN · raskas raketti — 30–70 MN |
01 · Määritelmä
Voima, suihkun liikemäärä ja paine suuttimen suulla
Newtonin toinen laki: voima on massa kerrottuna kiihtyvyydellä. Newton on voima, joka antaa kilogrammalle kiihtyvyyden 1 m/s². Moottori ponnistaa omasta suihkustaan: joka sekunti se syöksee ulos massan ṁ nopeudella vₑ ja saa voiman ṁ·vₑ — kolmannen lain mukaan.
Toinen osa on paine. Jos kaasu suuttimen suulla painaa ilmaa voimakkaammin, se työntää vielä lisää; jos heikommin, ilma puristaa suihkua ja vie työntövoimaa. Pitkä suutin kiihdyttää kaasua enemmän ja toimii hyvin tyhjiössä, mutta maan pinnalla se häviää. Lyhyt toimii päinvastoin. Ominaisimpulssi Isp on työntövoima jaettuna sekunnissa kuluvan polttoaineen painolla, sekunteina: mitä suurempi se on, sitä taloudellisempi moottori.
Montako newtonia tarvitaan nousuun
Valitse, mitä nostetaan, ja aseta työntövoima — asteikko on logaritminen, 0,1 N – 100 MN. Paino on painovoima mg. Nousu alkaa, kun työntövoima on painoa suurempi.
Halli: kokoa raketti osista
Raketti seisoo kokoonpanohallissa. Jokainen osa muuttaa massaa, ilmanvastusta ja työntövoimaa: nokkasuojus nokan muotoa, runko tankkien halkaisijaa ja sitä, montako moottoria mahtuu, evät vakautta max-Q-hetkellä, moottori ja suutin työntövoimaa ja ominaisimpulssia. Viimeksi vaihdettu osa on korostettu. Oikealla ovat massa osittain, työntövoima-painosuhde ja nopeusvara. Kun raketti on valmis — «Siirrä alustalle».
Kokoa raketti — ja katso, nouseeko se
Raketti kootaan yllä olevassa hallissa: nokkasuojus, runko, evät, moottorit, suutin, polttoaine ja kuorma. Alustalle tulee se, mikä on koottu. Päätoiminto on «Laukaisu»: lähtölaskenta, sytytys, irtoaminen alustasta, äänivalli, suurin dynaaminen paine, moottorien sammutus ja inertialento lakipisteeseen. Hallissa voi lisätä toisen vaiheen ja kytkeä päälle «Käännös kiertoradalle»: irtoamisen jälkeen raketti kallistuu kohti vaakatasoa, ensimmäinen vaihe irtoaa ja toinen kerää noin 7,8 km/s sivuttaisnopeutta — ja jos perigeum on yli 160 km, raketti on kiertoradalla. Ilman käännöstä lento on pystysuora, kuten luotainraketilla. Ensimmäiset sekunnit kuluvat hitaasti, sen jälkeen lentoa nopeutetaan; näkymän alla oleva liukusäädin kelaa sitä. Oikealla on suutin leikkauksena: paine suuttimen suulla vastaan ulkopaine, niistä riippuvat suihkun muoto ja työntövoima.
—
02 · Muunnos
| {n} | {v} | {note} |
Nopea laskutapa: tonni-voima on lähes 10 kN, sata tonnia työntövoimaa noin 1 MN. Tarkemmin — kerro luvulla 9,807.
Amerikkalaisten moottorien työntövoima ilmoitetaan usein pauna-voimina: miljoona lbf on 4,45 MN.
03 · Suuruusluokat
04 · Mittalaitteet
05 · Kirjoitussäännöt
06 · Naapuriyksiköt
07 · Historiallinen osa
Newton on johdettu SI-yksikkö: kilogramma, metri ja sekunti. Vuodesta 2019 kilogramma on määritelty Planckin vakion kautta, ja newton nojaa samaan vakioon. Voiman normaalit ovat koneita, jotka kuormittavat anturia tunnetuilla punnuksilla tunnetussa painovoimakentässä; suurimmat tuottavat useita meganewtoneja.
Rakettimoottorin työntövoima ei ole tyyppikilven vakio. Se riippuu ulkopaineesta, joten tiedoissa annetaan kaksi lukua: merenpinnan tasolla ja tyhjiössä. Vanhat käsikirjat antoivat työntövoiman tonni-voimina; standardin GOST 8.417 mukaan se on SI-järjestelmän ulkopuolinen yksikkö, joka muunnetaan newtoneiksi kertomalla luvulla 9 807.
Suureluettelo
koko hakemisto →SI-järjestelmän seitsemän perusyksikköä
Happotippa muuttaa mehun värin, suola värjää liekin, vesi jäätyy koputuksesta. Niiden alla kaikki Simetriumin lehdet aloittain ja aakkosittain.
Avaa hakemisto →